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CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 進行分布式組態(tài)、對程序量有中/高要求的故障安全型工廠
CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能
CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態(tài)的故障安全工廠
CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能
CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態(tài)的故障安全型工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能

模塊安裝在 DIN 導軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。

當在 ET 200M 分布式 I/O 中與有源總線模塊一起使用時，可以對數(shù)字量輸入/輸出模塊進行熱插拔，而不會有任何反應。其它模塊繼續(xù)工作。

方便用戶接線

裝置單元通過連接器連接。當*連接模塊時，編碼設備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動保持前連接器的接線狀態(tài)。這樣可以避免在更換模塊的過已接線的前連接器到錯誤模塊中。

• 模擬量輸入/輸出   
• 用于解決更復雜的模擬量控制任務
• 用于連接模擬傳感器和執(zhí)行機構，而無需測量放大器

CPU：

不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。

用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的模塊 ()。

用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。

用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

 

用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。

接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。

通過分布式控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風扇。

SIPLUS 模塊可用于擴展的條件：

適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結露以及有霧的條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。

設計

簡單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于：

 

安裝模塊：

只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動到位然后鎖緊螺釘。

集成的背板總線： 

背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。

模塊采用機械編碼，更換極為容易：

更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。

現(xiàn)場證明可靠的連接：

對于模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。

TOP 連接：

為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接提供預組裝接線另外還可直接在模塊上接線。

規(guī)定的安裝深度：

所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。

無插槽規(guī)則:

模塊和通信處理器可以不受地以任何連接?？勺孕薪M態(tài)。

擴展

若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

 控制器和3個擴展機架多可連接32個模塊：

總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。

通過接口模板連接：

每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在控制器上它總是在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。

通過 IM 365 擴展：

1 個擴展裝置遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。

通過 IM 360/361 擴展：

3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠距離為 10m。

單獨安裝：

對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m

 

功能表圖轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則及繪制功能表圖的注意事項1、功能圖表轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則（1）轉換實現(xiàn)的條件在功能表圖中，步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成的。轉換實現(xiàn)必須同時兩個條件：1）該轉換所有的前級步都是活動步；2）相應的轉換條件。 ??如果轉換的前級步或后續(xù)步不止一個，轉換的實現(xiàn)稱為同步實現(xiàn)，如圖5-25所示。圖5-25轉換的同步實現(xiàn)（2）轉換實現(xiàn)應完成的操作轉換的實現(xiàn)應完成兩個操作：1）使所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有由有向連線與相應轉換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬健???2．繪制功能表圖應注意的問題1）兩個步不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開。2）兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。3）功能表圖中初始步是的，它一般對應于等待起動的初始狀態(tài)，這一步可能沒有什么執(zhí)行，因此很容易遺漏這一步。 ??如果沒有該步，無法表示初始狀態(tài)，也無法返回停止狀態(tài)。4）只有當某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有可能變成活動步。如果用無斷電保持功能的編程元件代表各步，則PLC開始進入RUN時各步均處于“0”狀態(tài)，因此必須要有初始化，將初始步預置為活動步，否則功能表圖中永遠不會出現(xiàn)活動步，將無法工作。 ??

可編程序控制器PLC的。 ??4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機數(shù)值控制（CNC）設備，進行處理。對PLC的分類，通常根據(jù)其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。 ??1．按結構形式分類根據(jù)PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。 ??整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU。 ??基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。（2）模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。 ??模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。 ??疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但可以靈活配置，還可做得體積小巧。2．按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、三類。 ??（1）低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制。（2）中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 ??有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制。（3）PLC除具有中檔機的功能外，還了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。 ??PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模控制或構成分布式網(wǎng)絡控制，實現(xiàn)工廠自動化。3．按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。(1).小型PLC——I/O點數(shù)<256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。 ??如：GE-I型美國通用電氣（GE）公司TI100美國德洲儀器公司F、F1、F2三菱電氣公司C200立石公司（歐姆龍）S7-200德國西門子公司EX20EX40東芝公司SR-20/21中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司(2).中型PLC——I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU，用戶存儲。 ??總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，上有200多個廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國：AB通用電氣、*康公司；：三菱、富士、歐姆龍、電工等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司；：三星、LG公司等。 ??二、技術發(fā)展動向1.產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展大：I/O點數(shù)達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。小：由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，了配置的靈活性，了成本。 ??2.PLC在閉環(huán)控制中應用日益廣泛3.不斷加強通訊功能4.新器件和模塊不斷推出的PLC除了主要采用CPU以處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。 ??5.編程工具豐富多樣，功能不斷，編程語言趨向化有各種簡單或復雜的編程器及編程，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有的PLC指令。6.發(fā)展容錯技術采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作。 ??三、國內(nèi)發(fā)展及應用概況我國的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段：順序控制器（1973～1979）——一位處理器為主的工業(yè)控制器（1979～1985）——8位微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。 ??7.追求軟硬件的化。在對外開放政策的推動下，國外PLC產(chǎn)品大量進入我國市場，一部分隨成套設備進口。如寶鋼一、二期工程就引進了500多套，還有咸陽顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等?，F(xiàn)在，PLC在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應用，技術含量也越來越高。 ??

可編程序控制器PLC的應用范圍目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷，其應用領域不斷擴大。 ??從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：1.開關量邏輯控制利用PLC基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。 ??這是PLC基本的應用，也是PLC廣泛的應用領域。2.運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。 ??3.控制大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環(huán)控制，用于控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 ??5.通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與計算機、PLC與其它智能設備之間的通信，PLC與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成“集中、分散控制”的多級分布式控制，工廠自動化（FA）發(fā)展的需要

GE智能平臺VersaMaxMicro控制器以功能強而見長。當選擇其它功能時，模塊化VersaMax Micro可以根據(jù)客戶的需求提供相匹配的特性和靈活性，從而進一步節(jié)省產(chǎn)品生命周期成本。外形小巧的VersaMaxMicro PLC能夠提供模塊化的設計和多種內(nèi)置特性，包括多達64個I／O點，***多可擴展至176個I／O點，循環(huán)周期快，具有強大的指令集以及編程更加靈活的大內(nèi)存。

VersaMax可以與PWM脈沖串設備一起使用。另外控制器配備了內(nèi)置高速計數(shù)器。在高速運動方面，新型Micro20、Micro40和Micro64都支持4個高速運行的100khz計數(shù)器和4個65khz的PWM或脈沖串輸出。VersaMaxMicro配置了RS－232端口，可用于SNP、ModbusRTU或串行I／O指令

LB9032：設定為ON，威綸屏HMI將使用相關保留地址中的數(shù)據(jù)*新COM3的通訊設定基于SIMATICPC的自動化解決方案的優(yōu)點： 通過帶有強大處理器和新技術的緊湊而堅固的工業(yè)PC來實現(xiàn)高處理性能在集成到總體中時，預安裝的可以節(jié)省時間與成本 通過WinCCToolLink-EDA（設備數(shù)據(jù)采集），可以對和機器數(shù)據(jù)進行實時診斷通過集成RAID1功能實現(xiàn)可用性并通過SIMATICIPCDiagMonitor進行遠程，確保全天候無故障運行部件長期可用，具有很高的投資性認證和全球支持使全球使用成為可能電梯控制根據(jù)當前轎廂的位置與指令的要求，自動判斷出運行方向，并在操縱箱的方向按鈕上顯示位于瑞士楚格小鎮(zhèn)的西門子樓宇科技集團樓宇自控產(chǎn)品市場經(jīng)理JonathanMilesCopley表示，大城市的空氣*為糟糕，因此，西門子建議研發(fā)這樣的傳感器，以集成到我們的樓宇自控中0’的路上，我們也有石頭過河的時候在PLC控制中，利用PLC的很容易實現(xiàn)利用一個輸出點控制指示燈的常亮和閃亮，這樣就可以利用一個指示燈表示兩種不同的信息，從而節(jié)省PLC的輸出點142FMClassI從根本上講，只要能實現(xiàn)這個轉換的，什么語言都可以為此，各PLC廠家都在這方面進行大量的用NOP指令可替代已寫入指令，可以改變電路??每次向上計數(shù)輸入執(zhí)行從關閉至打開轉換時，向上／向下計數(shù)器（CTUD）向上計數(shù)，每次向下計數(shù)輸入執(zhí)行從關閉至打開轉換32，767）時，向上計數(shù)輸入的下一個上升邊緣當前計數(shù)變成小值

通訊報文設置
SINAMICS G150有多種報文結構進行選擇，詳細描述請參考：SINAMICS_G150_operating-instructions手冊，表2為報文結構。

表2 報文結構

報文結構是999為用戶自定義報文，當用戶選擇此報文結構時，SINAMICS G150的起、?？刂莆坏刃枳约鹤鲫P聯(lián)。此時必須將PLC控制請求置1（P854=1）。
注意：在做S7-300/400硬件組態(tài)時，需要配置報文結構，圖3是STEP7中的報文設置，配置結束后進行編譯保存；然后，打開STARTER，核對報文結構是否一致，圖4是STARTER中報文的設置，若不一致需在STARTER中打開“configuration”做后“Transfer to HW config”按鈕

圖3 STEP7中的報文設置

圖4 STARTER中報文設置

4 用PROFIBUS DP總線對SINAMICS G150起、停及速度控制
S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP周期性通訊將控制字1和主設定值發(fā)送至SINAMICS G150 ，當組態(tài)的報文結構 PZD=2或報文999時，在S7-300/400 中可用“MOVE” 指令和功能塊SFC14和SFC15進行數(shù)據(jù)傳送。
下面分別采用“MOVE” 指令進行數(shù)據(jù)傳送和調(diào)用SFC14和SFC15功能塊進行數(shù)據(jù)傳送加以說明。
例程文件名為：“G150_DP控制字、主給定值的發(fā)送及狀態(tài)字和實際讀出程序.rar”，鏈接： G150_DP1.rar

注:程序中選擇報文1

1、采用“MOVE” 指令進行數(shù)據(jù)傳送：
（1）在例程中，在變量表“SINAMICS G150 start_up”中，分別強制M1.0、M1.1為1；
（2）通過MW2發(fā)送控制字1，**寫入047E，然后寫入047F，SINAMICS G150 開始運行，如停止SINAMICS G150 ，發(fā)送047E，使SINAMICS G150 停止運行，變量表如圖5所示；
（3）MW4寫入的是主設定值，速度設定值要經(jīng)過化，4000H（十六進制）對應于
**，發(fā)送的較大值為7FFFH（200%），所設定的百分數(shù)乘以P2000 中設定的參考速度， 就是給定速度；

 

在PLC中，可以將基本數(shù)據(jù)類型或復合數(shù)據(jù)類型組合在一起生成以下的數(shù)據(jù)類型：

    (1)數(shù)組(ARRAY) 將一組同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個單元。

    (2)結構(STRUCT) 將一組不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個單元。

    (3)字符串(bbbbbb) 包含了多254個字符(CHAR)的一維數(shù)組。

    (4)時間和日期(DATE_AND_TIME) 用于存儲年、月、日、小時、分鐘、秒鐘、毫秒和星期，占用8個字節(jié)，用BCD格式保存，星期天的代碼為1，星期一到星期六的代碼為2～7。

    (5)用戶定義的數(shù)據(jù)類型UDT( User-Defind Data Types) 由用戶將基本數(shù)據(jù)類型和復合數(shù)據(jù)類型組合在一起，形成新的數(shù)據(jù)類型。

 

參數(shù)類型是為在邏輯塊（子程序）之間傳遞參數(shù)的形參定義的數(shù)據(jù)類型。

    (1) TIMER（定時器）和COUNTER（計數(shù)器）  執(zhí)行邏輯塊時需要使用的定時器和計數(shù)器，對應的實參是定時器和計數(shù)器的編號，如T3、C8。

    (2) BLOCK（塊）  一個塊用于輸入或輸出，參數(shù)聲明決定了使用的塊的類型，例如FB、FC或DB等（塊的應用可參見本書第7章中對程序結構的說明）。塊參數(shù)類型的實參應為同類型的塊的地址（如FB2）或符號名（如“FAN”）。

    (3) POINTER（指針）  指針指向一個變量的地址，即用地址作為實參。如P#M23.0是指向M23.0的雙字地址指針。

    (4) ANY用于實參的數(shù)據(jù)類型未知或可以使用任意類型的數(shù)據(jù)，占10個字節(jié)。

 

在PLC中，可以將基本數(shù)據(jù)類型或復合數(shù)據(jù)類型組合在一起生成以下的數(shù)據(jù)類型：

    (1)數(shù)組(ARRAY) 將一組同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個單元。

    (2)結構(STRUCT) 將一組不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個單元。

    (3)字符串(bbbbbb) 包含了多254個字符(CHAR)的一維數(shù)組。

    (4)時間和日期(DATE_AND_TIME) 用于存儲年、月、日、小時、分鐘、秒鐘、毫秒和星期，占用8個字節(jié)，用BCD格式保存，星期天的代碼為1，星期一到星期六的代碼為2～7。

    (5)用戶定義的數(shù)據(jù)類型UDT( User-Defind Data Types) 由用戶將基本數(shù)據(jù)類型和復合數(shù)據(jù)類型組合在一起，形成新的數(shù)據(jù)類型

控制模塊：控制模塊實現(xiàn)對伺服軸的速度環(huán)和電流環(huán)的閉環(huán)控制功率模塊，對伺服電機提供和電壓可變的交流電源監(jiān)控模塊，主要是對電源模塊弱電供電能力的補充。濾波模塊對電源進行濾波作用。電抗對電壓起到平穩(wěn)作用。 611電源模塊的接口 
611模塊的接口有以下幾組：
（1）電源接口 
U1 V1 W1 主控制回路三相電輸入端口 X181 
工作電源的輸入端口，使用時常常與主電源短接，有的為了讓機床在斷電后驅動還能正常工作一段時間，把600V的電壓端子與P500 
M500端子短接，這樣由于600V電壓不能馬上放電完畢，還能維持驅動控制板的正常工作一段時間。P600M600是600V直流電壓輸出端子。 
（2）控制接口 
64控制使能輸入，該同時對所有連接的模塊有效，該取消時，所有的軸的速度給定電壓為零，軸以**的加速度停車。一定的時間后，取消脈沖使能63脈沖使能輸入，該同時對所有連接的模塊有效，該取消后，所有56的軸的電源取消，軸以運動的形式停車。 
48 
主回路繼電器，該斷開時，主控制回路電源主繼電器斷開。
112調(diào)試或，該一般用在傳輸線的調(diào)試中，一般情況接到的24V上。 
X121 
模塊好和模塊的過熱。號與模塊的撥碼開關的設置有關，當S1.2=ON時，模塊有故障時，好取消，而S1.2=OFF時，模塊有故障和使能(63,64)取消時，都會取消好，因此在更換該模塊的時候要檢查模塊頂部的撥碼開關的設置，否則模塊可能會工作不正常。所有的模塊過載和連接的電機過熱都會觸發(fā)過熱輸出。 
NS1/NS2 
主繼電器閉合使能，只有該為高電平時，主繼電器才可能得電。該常用來作主繼電器閉合的連鎖條件。 
AS1/AS2 
主繼電器狀態(tài)，該反映主繼電器的閉合狀態(tài)，主繼電器閉合時為高電平